Studi Numerik Pengaruh Sudut Puncak Plat Segitiga Dekat Sudu Advancing Terhadap Kinerja Turbin Air Savonius

Huda, Ahmad Hanafi Nurul (2024) Studi Numerik Pengaruh Sudut Puncak Plat Segitiga Dekat Sudu Advancing Terhadap Kinerja Turbin Air Savonius. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201209-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 July 2026. Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Energi listrik adalah salah satu energi yang erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari yang mana kebutuhan listrik pada tahun 2022 di Indonesia telah mencapai 1.172 kWh/kapita. Kebutuhan yang terus naik ini membuat pemerintah harus menaikkan produksi listrik dengan cara membangun pembangkit listrik yang baru. Pembangkit listrik di Indonesia saat ini rata-rata menggunakan energi fosil yang tidak hanya mengotori udara namun juga dapat habis suatu saat nanti. Berdasarkan hal tersebut dan komitmen dunia untuk mengurangi emisi gas rumah kaca, pemerintah berkomitmen meningkatkan penggunaan sumber energi terbarukan dan mengurangi sumber energi fosil. Salah satu sumber energi tersebut adalah air yang mana keberadaan sungai melimpah di Indonesia. Salah satu cara untuk memanfaatkan energi air adalah dengan turbin Savonius. Turbin Savonius adalah adalah turbin dengan bentuk yang sederhana yaitu berupa bentuk S yang bergerak dengan prinsip gaya drag. Torsi yang tercipta akibat putaran turbin kemudian dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan generator. Berdasarkan penelitian – penelitian sebelumnya, didapatkan bahwa deflektor yang berada di depan sudu advancing yang berfungsi untuk mengarahkan aliran dapat menghasilkan efisiensi yang lebih baik daripada turbin Savonius standar. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk meningkatkan performa turbin air Savonius yang memiliki plat segitiga dengan berbagai besar sudut puncak yang memiliki fungsi sebagai pengarah aliran. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh sudut puncak segitiga terhadap performa turbin air. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah studi numerik. Simulasi dilakukan secara dua dimensi dengan jenis aliran fluida adalah unsteady dan inkompresibel menggunakan software Ansys Fluent. Bentuk turbin Savonius yang digunakan adalah bentuk standar namun memiliki modifikasi berupa plat segitiga yang ditaruh di dekat sudu advancing dengan beberapa variasi sudut 0° hingga 150°. Model aliran turbulen yang digunakan adalah realizable K-ε dengan enhance wall treatment. Kecepatan fluida yang digunakan adalah 0,2 m/s dan 0,4 m/s. Fluida kerja yang digunakan adalah air. Tahapan yang dikerjakan pada proses simulasi ada tiga yaitu pre-processing, processing, dan post-processing. Simulasi dilakukan dalam keadaan transient. Berdasarkan studi numerik didapatkan hasil berupa parameter coefficient of power, coefficient of moment, coefficient of static torque, kontur kecepatan, dan kontur tekanan. Hasil yang diperoleh adalah pada kecepatan 0,2 m/s coefficient of power tertinggi terdapat pada sudut puncak 90° dengan nilai 0,320 (terjadi pada TSR 0,7 dengan nilai coefficient of moment 0,457) yang mana meningkat sebesar 72,4% dibanding turbin Savonius tanpa modifikasi. Sedangkan, pada kecepatan 0,4 m/s coefficient of power tertinggi terdapat pada sudut puncak 90° dengan nilai 0,304 (terjadi pada TSR 0,7 dengan nilai coefficient of moment 0,434) yang mana meningkat sebesar 61,8%. Peningkatan kinerja turbin Savonius disebabkan oleh wake region yang mengecil di belakang sudu advancing dan meningkatnya kecepatan aliran di depan sudu advancing. Peningkatan nilai coefficient of power menandakan penambahan plat segitiga efektif dalam meningkatkan kinerja turbin air Savonius. Selain menigkatkan kinerja, plat segitiga juga efektif meningkatkan nilai torsi statis. Pada kedua variasi kecepatan, tidak ada torsi yang bernilai negatif sehingga turbin dikatakan memiliki self starting yang baik.
===================================================================================================================================
Electrical energy is one of the energies that is closely related to everyday life where electricity demand in Indonesia has reached 1,172 kWh/capita in 2022. This increasing demand makes the government have to increase electricity production by build new power plants. The average power plant in Indonesia currently uses fossil energy which pollutes the air and this resources can run out someday. Based on this and the world's commitment to reduce greenhouse gas emissions, the government is committed to increasing the use of renewable energy sources and reducing fossil energy sources. One of these energy sources is water, which is abundant in Indonesia. One way to utilize water energy is with a Savonius turbine. Savonius turbine is a turbine with a simple shape in the form of an S shape that moves with the principle of drag force. The torque created by the rotation of the turbine is then converted into electrical energy using a generator. Based on previous studies, it was found that the deflector in front of the advancing blade which functions to direct the flow can produce better efficiency than the standard Savonius turbine. Therefore, this study was conducted to improve the performance of Savonius water turbines that have triangular plates with various peak angles that have a function as a flow director. This research aims to determine the effect of the triangular peak angle on the performance of the water turbine. The method used in this research is a numerical study. The simulation is carried out in two dimensions with the type of fluid flow is unsteady and incompressible using Ansys Fluent software. The shape of the Savonius turbine used is a standard shape but has a modification in the form of a triangular plate placed near the advancing blade with several angle variations from 0° to 150°. The turbulent flow model used is realizable K-ε with enhanced wall treatment. The fluid velocities used are 0.2 m/s and 0.4 m/s. The working fluid used is water. There are three stages carried out in the simulation process, namely pre-processing, processing, and post-processing. Simulation is carried out in a transient state. Based on the numerical study, the results are obtained in the form of parameters of coefficient of power, coefficient of moment, coefficient of static torque, velocity contours, and pressure contours. The results obtained are at a velocity of 0.2 m/s the highest coefficient of power is at a peak angle of 90 ° with a value of 0,320 (occurs at TSR 0,7 with a coefficient of moment value is 0,457) which increases by 72,4% compared to the Savonius turbine without modification. Meanwhile, at a velocity of 0.4 m/s the highest coefficient of power is at a peak angle of 90° with a value of 0.304 (occurs at TSR 0.7 with a coefficient of moment value is 0.434) which increases by 61,8%. The improved performance of the Savonius turbine is due to the reduced wake region behind the advancing blade and the increased flow velocity in front of the advancing blade. The increase in the coefficient of power value indicates that the addition of a triangular plate is effective in improving the performance of the Savonius water turbine. In addition to improving performance, the triangular plate is also effective in increasing the static torque value at both velocity variations, there is no negative torque so that the turbine is said to have good self starting

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	energi hidrokinetik, koefisien daya, koefisien torsi; Savoniushydrokinetic energy, power coefficient, Savonius, torque coefficient,
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ870 Hydraulic turbines.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Ahmad Hanafi Nurul Huda
Date Deposited:	15 Feb 2024 06:20
Last Modified:	15 Feb 2024 06:20
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/107117

Actions (login required)

View Item